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1、关于蛋白质的生物合成翻译(2)现在学习的是第1页，共56页前前言言转录转录翻翻译译现在学习的是第2页，共56页在细胞质中，以在细胞质中，以mRNA为模板，在为模板，在ribosome、tRNA、酶、多种蛋白因子和能量分子等的共同参与下，将酶、多种蛋白因子和能量分子等的共同参与下，将mRNA中由核苷酸排列顺序决定的遗传信息转变成由部中由核苷酸排列顺序决定的遗传信息转变成由部分或全部分或全部20种氨基酸组成的蛋白质的过程。种氨基酸组成的蛋白质的过程。这一过程犹如电报的翻译过程，故又将蛋白质的生这一过程犹如电报的翻译过程，故又将蛋白质的生物合成称为翻译（物合成称为翻译（translation）。）。
2、翻翻 译译(Translation)?转录和翻译统称为基因表达转录和翻译统称为基因表达(geneexpression)。现在学习的是第3页，共56页蛋白质是生命活动的物质基础，几乎所有生物的生命活动蛋白质是生命活动的物质基础，几乎所有生物的生命活动过程都离不开蛋白质。过程都离不开蛋白质。翻译的生物学意义？翻译的生物学意义？概括起来讲，生物体内的蛋白质具有以下几方面的功能：概括起来讲，生物体内的蛋白质具有以下几方面的功能：1 1）结构成分：膜蛋白；胶原；结构成分：膜蛋白；胶原；2 2）催化功能：酶蛋白；催化功能：酶蛋白；3 3）调节功能：激素、组蛋白；调节功能：激素、组蛋白；4 4）运动：肌球（
3、动）蛋白；运动：肌球（动）蛋白；5 5）防御：防御：AbAb、抗菌肽、抗菌肽、IFN IFN 等；等；6 6）运输：运输：ApoEApoE、血红素；、血红素；7 7）营养贮存：卵清蛋白；营养贮存：卵清蛋白；8 8）其他：信号转导等。其他：信号转导等。可以说，可以说，没有蛋白质，就没有生命没有蛋白质，就没有生命!（类病毒？）（类病毒？）现在学习的是第4页，共56页15-115-1 参与翻译过程的物质与功能参与翻译过程的物质与功能参与翻译过程的主要物质包括：参与翻译过程的主要物质包括：mRNA(MessengerRNA)tRNA(TransferRNA)Ribosome核糖体核糖体Aminoaci
4、ds(AA)Aminoacyl-tRNAsynthetase(氨酰基氨酰基-tRNA合成酶合成酶)KindsofTranslationFactors翻译因子翻译因子现在学习的是第5页，共56页一、一、mRNA的结构与功能的结构与功能mRNA(MessengerRNA)istheintermediatethatrepresentsonestrandofagenecodingforprotein.Itscodingregionisrelatedtotheproteinsequencebythetripletgeneticcode.AnmRNAcontainsaseriesofcodonsthati
5、nteractwiththeanticodonsofaminoacyl-tRNAssothatacorrespondingseriesofaminoacidsisincorporatedintoapolypeptidechain.(一一)mRNA的结构特点的结构特点现在学习的是第6页，共56页Figure6.16Ribosome-bindingsitesonmRNAcanberecoveredfrominitiationcomplexes.TheyincludetheupstreamShine-Dalgarnosequenceandtheinitiationcodon.原核生物原核生物mRNA
6、的结构特点的结构特点:现在学习的是第7页，共56页TheShine-Dalgarnosequence(SD序列序列)isthepolypurinesequenceAGGAGGcenteredabout10bpbeforetheAUGinitiationcodononbacterialmRNA.Itiscomplementarytothesequenceatthe3endof16SrRNA.现在学习的是第8页，共56页真核生物真核生物mRNA的结构特点的结构特点:现在学习的是第9页，共56页真核生物与原核生物真核生物与原核生物mRNA结构与功能特点比较：结构与功能特点比较：1.真核生物的真核生物
7、的mRNA初始转录物由内含子和外显子组成，需要进行转录初始转录物由内含子和外显子组成，需要进行转录后加工：后加工：1)将内含子剪掉，将外显子重新连接起来将内含子剪掉，将外显子重新连接起来-剪接剪接(splicing)，2)在在5-端加帽，端加帽，3-端加端加poly(A)尾，才能形成成熟尾，才能形成成熟mRNA；而原核生物的初始转录物即为成熟的而原核生物的初始转录物即为成熟的mRNA，不需要转录后的加工。，不需要转录后的加工。2.真核生物真核生物mRNA为单顺反子；原核生物为单顺反子；原核生物mRNA为多顺反子。为多顺反子。3.原核生物的原核生物的mRNA的的5-端有端有SD序列。许多真核序列
8、。许多真核mRNA的的AUG上游存上游存在在Kozak（CCACC）序列。）序列。4.真核生物的成熟真核生物的成熟mRNA需要从细胞核中进入细胞质，才能参与蛋需要从细胞核中进入细胞质，才能参与蛋白质的翻译；而原核生物的转录与翻译偶联在一起。白质的翻译；而原核生物的转录与翻译偶联在一起。现在学习的是第10页，共56页（二）遗传密码（二）遗传密码现在学习的是第11页，共56页（三）（三）密码子的特性密码子的特性三联体，连续性，不重叠，通用性，兼并性，兼职等。但三联体，连续性，不重叠，通用性，兼并性，兼职等。但存在例外。存在例外。1.密码子的兼并性（密码子的兼并性（degeneracy）：多种密码子
9、负责编码一种）：多种密码子负责编码一种氨基酸。氨基酸。2.密码子的例外密码子的例外:1）在支原体：在支原体：UGATrp(色色)；2）在纤毛虫：）在纤毛虫：UAA和和UAGGlu（谷）；（谷）；3）在人的线粒体：）在人的线粒体：UGA（终止密码子）（终止密码子）Trp(色色)；AGA，AGG（精）（精）终止密码子。另加终止密码子。另加UAA、UAG，线粒体共有，线粒体共有4个终止密码子；个终止密码子；内部蛋氨酸的密码子有内部蛋氨酸的密码子有2个：个：AUG和和AUA，起始密码子，起始密码子有有4个：个：AUN；4）在酵母线粒体：除上述）在酵母线粒体：除上述3点外，还有点外，还有CUA亮亮Thr
10、(苏苏)。现在学习的是第12页，共56页二、二、tRNA的结构与功能的结构与功能（一）（一）tRNA的二级结构的二级结构Theacceptor arm consists of a base-pairedstem that ends in an unpaired sequencewhosefree2-or3-OHgroupcanbelinkedtoanaminoacid.TheTC armisnamedforthepresenceofthistripletsequence.(standsforpseudouridine,amodifiedbase.)Theanticodon arm always
11、 contains theanticodontripletinthecenteroftheloop.TheD armisnamedforitscontentofthebasedihydrouridine(another of the modifiedbasesintRNA).Theextra armliesbetweentheTCandanticodonarmsandvariesfrom321bases.现在学习的是第13页，共56页（二）（二）tRNA的三级结构的三级结构所有的所有的tRNA的三级结构经的三级结构经X-ray衍射发现，都呈衍射发现，都呈L形，见下图。形，见下图。Amolecu
12、larmodelofthestructureofyeasttRNAPheisshowninFigure5.5.现在学习的是第14页，共56页（三）（三）tRNA的功能的功能AA+ATPAA-AMP+PPi(氨基酸活化氨基酸活化)AA-AMP+tRNA氨酰基氨酰基-tRNA+AMP同同功功tRNA(isoacceptingtRNA)：识识别别并并携携带带同同一一种种氨氨基基酸酸的的不不同同tRNA。tRNA正正确确识识别别和和荷荷载载氨氨基基酸酸的的原原因因：首首先先与与氨氨酰酰基基-tRNA合合成酶的结构有关；其次与反密码子有关；副密码子的作用非常重要。成酶的结构有关；其次与反密码子有关；副密
13、码子的作用非常重要。副密码子（副密码子（paracodon）：）：（四）（四）tRNA的丰富度与密码子的使用频率的丰富度与密码子的使用频率密码子优化密码子优化现在学习的是第15页，共56页（五）摇摆假说（五）摇摆假说（wobblehypothesis）现在学习的是第16页，共56页现在学习的是第17页，共56页三、三、核糖体的结构与功能核糖体的结构与功能（一）核糖体的组成与结构（一）核糖体的组成与结构RNA的特异序列和功能的特异序列和功能含含CGAAC与与GTCG互补互补CCUCCU与与SD序列互补序列互补有有GAUC和和TCG互补互补和和Capm7G结合结合现在学习的是第18页，共56页El
14、ectronmicrographsofsubunitsandcompletebacterialribosomesareshowninFigure6.2.Togetherwithmodelsinthecorrespondingorientation.Thecomplete70Sribosomehasanasymmetricconstruction.Thepartitionbetweentheheadandbodyofthesmallsubunitisalignedwiththenotchofthelargesubunit,sothattheplatformofthesmallsubunitfit
15、sintothelargesubunit.Thereisacavitybetweenthesubunitswhichcontainssomeoftheimportantsites.现在学习的是第19页，共56页现在学习的是第20页，共56页（二）核糖体的活性位点（二）核糖体的活性位点现在学习的是第21页，共56页第二节第二节 肽链合成的起始、延伸和终止肽链合成的起始、延伸和终止mRNA、tRNA、Ribosome等的结构与功能。等的结构与功能。mRNA:蛋白质合成的模板；蛋白质合成的模板；tRNA:氨基酸的携带者；氨基酸的携带者；Ribosome:蛋白质合成的场所。蛋白质合成的场所。蛋蛋白白质
16、质合合成成的的原原料料是是细细胞胞中中的的20种种氨氨基基酸酸，反反应应所所需需的的能能量量由由ATP与与GTP提供。提供。蛋蛋白白质质的的生生物物合合成成过过程程主主要要包包括括：合合成成的的起起始始；肽肽链链的的延延伸伸；合合成成的终止与多肽链释放。的终止与多肽链释放。现在学习的是第22页，共56页一、氨基酸的激活与氨酰基一、氨基酸的激活与氨酰基-tRNA的合成的合成1.氨基酸的激活与氨酰基氨基酸的激活与氨酰基-tRNA的合成过程的合成过程氨基酸不能直接与模板相结合，必须首先与相应的氨基酸不能直接与模板相结合，必须首先与相应的tRNA结合，结合，形成氨酰基形成氨酰基tRNA。这一过程就是氨
17、基酸的激活。这一过程就是氨基酸的激活。将氨基酸接合于将氨基酸接合于tRNA以形成氨酰基以形成氨酰基tRNA的激活反应是在的激活反应是在氨酰氨酰基基tRNA合成酶合成酶的催化作用下进行的，需要的催化作用下进行的，需要ATP提供能量提供能量。这个反应。这个反应是不可逆转的是不可逆转的。AA+ATPAA-AMP+PPi(氨基酸活化氨基酸活化)AA-AMP+tRNA氨酰基氨酰基-tRNA+AMP氨氨酰酰基基-tRNA是是蛋蛋白白质质合合成成过过程程中中的的一一个个关关键键性性物物质质，它它们们的的合合成成不不仅仅仅仅是是一一个个携携带带氨氨基基酸酸的的过过程程。因因为为：（1）它它为为肽肽键键的的形形
18、成成提提供供能能量量；（2）tRNA上上的的反反密密码码子子与与mRNA上上的的密密码码子子识识别别，执执行遗传信息的解读过程。行遗传信息的解读过程。现在学习的是第23页，共56页2.氨酰基氨酰基-tRNA合成过程中的校正（合成过程中的校正（proofreading）机制）机制如何保证翻译的准确性？如何保证翻译的准确性？（1）氨氨酰酰基基-tRNA合合成成酶酶能能够够正正确确识识别别其其底底物物氨氨基基酸酸的的侧侧链链。有些是高度专一的，有些则专一性不高。有些是高度专一的，有些则专一性不高。（2）对专一性不高的氨酰基）对专一性不高的氨酰基tRNA合成酶的校正。合成酶的校正。（3）氨酰基）氨酰基
19、-tRNA合成酶也必须识别正确的合成酶也必须识别正确的tRNA。另外，还与另外，还与tRNA的反密码子有关；副密码子的作用也非常重要。的反密码子有关；副密码子的作用也非常重要。现在学习的是第24页，共56页二、原核生物蛋白质翻译过程二、原核生物蛋白质翻译过程（一）翻译的起始（一）翻译的起始1.30S起始复合物的形成起始复合物的形成30S起始复合物包括起始复合物包括fMet-tRNA、mRNA与与30S小亚基结合。小亚基结合。这一过程是在起始因子和这一过程是在起始因子和GTP参与下完成的。参与下完成的。原核起始因子有原核起始因子有3种：种：IF1，IF2和和IF3。IF1：IF1是一个小的碱性蛋
20、白，它能增加是一个小的碱性蛋白，它能增加IF2和和IF3的活性。的活性。IF1与与16SrRNA的结合位点在的结合位点在A位点位点。另外，。另外，IF1具有活化具有活化GTP酶的作用。酶的作用。IF2：具有很强的具有很强的GTP酶活性，在肽链合成起始时催化酶活性，在肽链合成起始时催化GTP水解。功能是生成水解。功能是生成IF2GTPfMet-tRNA三元复合物，在三元复合物，在IF3存在存在下，使起始下，使起始tRNA与核糖体小亚基结合。与核糖体小亚基结合。IF3：IF3与与16SrRNA相互作用位点在相互作用位点在P位点附近。位点附近。IF3能能通过促使通过促使mRNA的的S-D序列与序列与
21、16SrRNA的的3-端碱基配对，让核端碱基配对，让核糖体识别糖体识别mRNA上的特异启动信号，又能刺激上的特异启动信号，又能刺激fMet-tRNA与核与核糖体结合在糖体结合在AUG上。上。现在学习的是第25页，共56页mRNA和和fMet-tRNA结合于结合于IF30SGTP聚合体上。在结聚合体上。在结合时，合时，fMet-tRNA与与IF2-GTP复合物紧密接触。复合物紧密接触。在核糖体小亚基上的在核糖体小亚基上的16SrRNA3-端有一段序列：端有一段序列：5-PyACCUCCUA-3。其中其中Py可以是任何嘧啶核苷酸。它可与可以是任何嘧啶核苷酸。它可与mRNA中的中的AUG上游约上游约
22、10个碱基处有一段富含嘌呤的序列个碱基处有一段富含嘌呤的序列AGGA或或GAGG（Shine-Dalgarno顺序）互补。正是由这样的顺序）互补。正是由这样的配对将配对将AUG（或（或GUG，UUG）密码子带到核糖体的起始位置）密码子带到核糖体的起始位置上上。fMet-tRNA与小亚基上的与小亚基上的A位点结合。位点结合。2.70S起始复合物的形成起始复合物的形成30S起始复合物一旦完全形成后，起始复合物一旦完全形成后，IF3即释放出来。即释放出来。50S大亚大亚基参加进来，并引起基参加进来，并引起GTP水解和释放其它两个起始因子，最后水解和释放其它两个起始因子，最后的复合物称为的复合物称为7
23、0S起始复合物。起始复合物。现在学习的是第26页，共56页IF1：IF1是一个小的碱性蛋白，它能增加是一个小的碱性蛋白，它能增加IF2和和IF3的活性。的活性。IF1与与16SrRNA的结合的结合位点在位点在A位点位点。另外，。另外，IF1具有活化具有活化GTP酶的作用。酶的作用。IF3：与与16SrRNA相互作用位点在相互作用位点在P位点位点附近。附近。IF3能通过促使能通过促使mRNA的的S-D序列与序列与16SrRNA的的3-端碱基配对，让核糖体识端碱基配对，让核糖体识别别mRNA上的特异启动信号，又能刺激上的特异启动信号，又能刺激fMet-tRNA与核糖体结合在与核糖体结合在AUG上。
24、上。IF2：具有很强的具有很强的GTP酶活性，在肽链合酶活性，在肽链合成起始时催化成起始时催化GTP水解。功能是生成水解。功能是生成IF2GTPfMet-tRNAMetf三元复合物。在三元复合物。在IF3存在下，使起始存在下，使起始tRNA与核糖体小亚基结与核糖体小亚基结合。合。现在学习的是第27页，共56页（二）多肽链的延伸、移位循环（转肽和转位反应）（二）多肽链的延伸、移位循环（转肽和转位反应）在在起起始始阶阶段段形形成成的的起起始始复复合合物物可可以以接接受受第第二二个个氨氨酰酰基基-tRNA，以以形形成成蛋蛋白白质质第第一一个个肽肽键键。在在第第二二个个氨氨酰酰基基-tRNA进进入入A
25、位位点点之之后后，便便形形成成一一个个肽肽键键，并并产产生生出出一一个个连连接接于于第第二二个个氨氨基基酸酸的的tRNA上上的的二二肽肽。然然后后便便发发生生移移位位，肽肽酰酰-tRNA和和与与之之结结合合的的mRNA密密码码子子协协同同转转移移至至P位位点点。这这个个氨氨基基酸酸加加成成过过程程一一再再重重复复，每每次次加加上上一一个个氨氨基基酸酸，直至形成一条完整的多肽链。直至形成一条完整的多肽链。肽链的延伸要求有肽链的延伸要求有延伸因子延伸因子EFTU和和EFTS参与。参与。现在学习的是第28页，共56页Figure6.20EF-Tu-GTPplacesaminoacyl-tRNAont
26、heribosomeandthenisreleasedasEF-Tu-GDP.EF-TsisrequiredtomediatethereplacementofGDPbyGTP.ThereactionconsumesGTPandreleasesGDP.Theonlyaminoacyl-tRNAthatcannotberecognizedbyEF-Tu-GTPisfMet-tRNAf,whosefailuretobindpreventsitfromrespondingtointernalAUGorGUGcodons.现在学习的是第29页，共56页Figure6.21Peptidebondforma
27、tiontakesplacebyreactionbetweenthepolypeptideofpeptidyl-tRNAinthePsiteandtheaminoacidofaminoacyl-tRNAintheAsite.Peptidyltransferaseistheactivityoftheribosomal50Ssubunitthatsynthesizesapeptidebondwhenanaminoacidisaddedtoagrowingpolypeptidechain.TheactualcatalyticactivityisaproperyoftherRNA.转转肽肽反反应应：现
28、在学习的是第30页，共56页Figure6.23Modelsfortranslocationinvolvetwostages.First,atpeptidebondformationtheaminoacylendofthetRNAintheAsitebecomeslocatedinthePsite.Second,theanticodonendofthetRNAbecomeslocatedinthePsite.转转位位反反应应尺尺蠖蠖运运动动：现在学习的是第31页，共56页（三）多肽链合成的终止（三）多肽链合成的终止Figure6.27Molecularmimicryenablestheelon
29、gationfactorTu-tRNAcomplex,thetranslocationfactorEF-G,andthereleasefactorsRF1/2-RF3tobindtothesameribosomalsite.现在学习的是第32页，共56页现在学习的是第33页，共56页Figure6.8Initiationrequiresfreeribosomesubunits.Whenribosomesarereleasedattermination,theydissociatetogeneratefreesubunits.Initiationfactorsarepresentonlyondi
30、ssociated30Ssubunits.Whensubunitsreaassociatetogiveafunctionalribosomeatinitiation,theyreleasethefactors.核核糖糖体体循循环环：现在学习的是第34页，共56页现在学习的是第35页，共56页表表.大肠杆菌起始因子、延伸因子和终止因子的特性与功能大肠杆菌起始因子、延伸因子和终止因子的特性与功能因子因子分子量（分子量（kD）特性和功能特性和功能起始因子起始因子IF19促进核糖体的解离和促进核糖体的解离和IF2活性活性IF2100由一个要求由一个要求GTP的反应使的反应使fMet-tRNA结合于核糖
31、体的结合于核糖体的P位点位点IF322将将mRNA结合于核糖体小亚基，可促进前导序列与结合于核糖体小亚基，可促进前导序列与16SrRNA3端碱基配对端碱基配对延伸因子延伸因子EF-TU43将氨酰将氨酰-tRNA结合于核糖体结合于核糖体A位点位点EF-TS30重新生成重新生成EF-TU-GTPEF-G77肽基肽基-tRNA密码子和密码子和A位点移至位点移至P位点，此过程位点，此过程GTP参与。参与。释放因子释放因子RF136水解肽基水解肽基-tRNA，识别，识别UAA或或UAG密码子密码子RF238水解肽基水解肽基-tRNA，识别，识别UAA或或UGA密码子密码子RF346促进促进RF1，RF2
32、活性活性现在学习的是第36页，共56页三、真核生物蛋白质的生物合成三、真核生物蛋白质的生物合成真核生物蛋白质合成与原核生物两者相比，密码相同，各种组真核生物蛋白质合成与原核生物两者相比，密码相同，各种组分相似，亦有核糖体、分相似，亦有核糖体、tRNAtRNA及各种蛋白质因子。总的合成途径也相及各种蛋白质因子。总的合成途径也相似，有起始、延伸及终止阶段，但也有不同之处。似，有起始、延伸及终止阶段，但也有不同之处。（一）真核生物蛋白质合成的起始（一）真核生物蛋白质合成的起始真真核核生生物物的的起起始始氨氨基基酸酸是是蛋蛋氨氨酸酸。参参与与翻翻译译起起始始反反应应的的起起始始因因子已发现有子已发现有
33、10几种。这个过程可分为几种。这个过程可分为3个步骤：个步骤：1.43S前前起起始始复复合合物物的的形形成成起起始始因因子子eIF-2与与GTP形形成成稳稳定定复复合合物物，后后者者与与Met-tRNAMetI形形成成三三元元复复合合物物，再再与与40S亚亚基基形形成成43S前前起起始复合物。始复合物。2.48S前前起起始始复复合合物物的的形形成成在在起起始始因因子子eIF-4A，eIF-4B，eIF-4E和和ATP的的参参与与下下，43S前前起起始始复复合合物物与与mRNA结结合合。eIF-4A有有使使mRNA二二级级结结构构解解旋旋的的作作用用。eIF-4B则则有有结结合合mRNA并并识识
34、别别起起始始密密码码子子AUG的作用。形成的作用。形成48S前起始复合物。前起始复合物。现在学习的是第37页，共56页据据Kozak等的研究，大多数起始密码子的上游存在等的研究，大多数起始密码子的上游存在CCACC（称为（称为Kozak序列序列）AUGG。在。在43S前起始复合物沿前起始复合物沿mRNA向向3端方向移动时，端方向移动时，遇到遇到CCACC序列时，即停止移动。起始密码子序列时，即停止移动。起始密码子AUG的识别可能是的识别可能是通过与通过与tRNA上的反密码子的作用。上的反密码子的作用。eIF-2也参与了这个识别过程。也参与了这个识别过程。3.80S起始复合物的形成起始复合物的形
35、成48S前起始复合物与核糖体前起始复合物与核糖体60S大亚基结大亚基结合，便形成了合，便形成了80S起始复合物。起始复合物。这一过程由这一过程由GTP水解提供能量。各种起始因子释放出来，参与水解提供能量。各种起始因子释放出来，参与下一轮的起始复合物形成。下一轮的起始复合物形成。现在学习的是第38页，共56页Figure6.18Ineukaryoticinitiation,eIF-2formsaternarycomplexwithMet-tRNAf.Theternarycomplexbindstofree40Ssubunits,whichattachtothe5endofmRNA.Laterin
36、thereaction,GTPishydrolyzedwheneIF-2isreleasedintheformofeIF2-GDP.eIF-2Bregeneratestheactiveform.现在学习的是第39页，共56页Figure6.19SeveraleukaryoticinitiationfactorsarerequiredtounwindmRNA,bindthesubunitinitiationcomplex,andsupportjoiningwiththelargesubunit.现在学习的是第40页，共56页 1.1.肽链的延伸肽链的延伸 真核生物的肽链延伸与原核相似，只是延伸因
37、真核生物的肽链延伸与原核相似，只是延伸因子子EF-TUEF-TU和和EF-TSEF-TS被被eEF-1eEF-1取代，而取代，而EF-GEF-G则被则被eEF-2eEF-2取代。在真菌中，还要取代。在真菌中，还要求第三种因子，即求第三种因子，即eEF-3eEF-3的参与，以维持其翻译的准确性。的参与，以维持其翻译的准确性。2.2.肽链的终止肽链的终止 真核生物的肽链合成的终止仅涉及一个释放因子真核生物的肽链合成的终止仅涉及一个释放因子eRFeRF。eRFeRF分子量约为分子量约为115kD115kD。它可识别。它可识别3 3种终止密码子：种终止密码子：UAAUAA，UAGUAG，UGAUGA。
38、eRFeRF在活化了肽酰转移酶释放新生的肽链后，即从核糖体上解离。解离要求在活化了肽酰转移酶释放新生的肽链后，即从核糖体上解离。解离要求GTPGTP的水解。故肽链合成的终止需要消耗能量。的水解。故肽链合成的终止需要消耗能量。（二）肽链的延伸与终止（二）肽链的延伸与终止现在学习的是第41页，共56页四、原核生物与真核生物翻译的比较四、原核生物与真核生物翻译的比较原原核核生生物物的的翻翻译译与与转转录录偶偶联联在在一一起起，即即边边转转录录边边翻翻译译；而而真真核核生生物物的的翻翻译译与与转转录录不不偶偶联联。真真核核mRNA前前体体需需经经加加工工修修饰饰成成为为成熟成熟mRNA后，从核内输入细
39、胞质，然后进行翻译。后，从核内输入细胞质，然后进行翻译。真真核核生生物物蛋蛋白白质质合合成成机机构构比比原原核核生生物物复复杂杂，起起始始步步骤骤涉涉及及起起始始因因子众多，过程复杂。如起始氨基酸；核糖体组成；起始因子的种类等等。子众多，过程复杂。如起始氨基酸；核糖体组成；起始因子的种类等等。真核生物蛋白质合成的调控复杂。真核生物蛋白质合成的调控复杂。真核生物与原核生物的蛋白质合成可为不同的抑制剂所抑制。真核生物与原核生物的蛋白质合成可为不同的抑制剂所抑制。现在学习的是第42页，共56页什么是蛋白质？什么是蛋白质？第三节第三节 蛋白质翻译后的加工蛋白质翻译后的加工由一定数量和种类的氨基酸通过羧
40、基与氨基缩合形成的由一定数量和种类的氨基酸通过羧基与氨基缩合形成的肽键连接在一起，形成多肽链。由一条或几条多肽链经进一肽键连接在一起，形成多肽链。由一条或几条多肽链经进一步折叠、盘曲、缠绕和修饰而形成的具有一定空间结构和生步折叠、盘曲、缠绕和修饰而形成的具有一定空间结构和生物功能的生物大分子。物功能的生物大分子。现在学习的是第43页，共56页蛋白质的结构层次及基本组织原理：蛋白质的结构层次及基本组织原理：一级一级二级二级三级三级四级结构四级结构超二级结构超二级结构结构域结构域3D Structure现在学习的是第44页，共56页蛋白质变性：蛋白质变性：天然态（折叠态）天然态（折叠态）变性态（伸
41、展态）变性态（伸展态）体外蛋白质的复性：体外蛋白质的复性：UIN（一）体外蛋白质折叠的机制（一）体外蛋白质折叠的机制体外蛋白质的折叠可能是始于体外蛋白质的折叠可能是始于疏水坍塌（疏水坍塌（hydrophobiccollapse），或始于，或始于转角（转角（turn），或始于，或始于共价键相互作用共价键相互作用（如二硫（如二硫键的形成）。在折叠早期，可能这三种方式联合起作用。之后，可键的形成）。在折叠早期，可能这三种方式联合起作用。之后，可能沿着有限的多途径形成中间态（熔球态）。这个过程是快速的。能沿着有限的多途径形成中间态（熔球态）。这个过程是快速的。最后再由中间态进入天然态，此过程比较慢，是
42、折叠反应的限速步最后再由中间态进入天然态，此过程比较慢，是折叠反应的限速步骤。骤。变性因素变性因素快快慢慢一、蛋白质的折叠一、蛋白质的折叠现在学习的是第45页，共56页溶剂中的水分子对蛋白质空间结构具有重要的作用：溶剂中的水分子对蛋白质空间结构具有重要的作用：1）结合在蛋白质分子表面的水分子，具有稳定表面侧链）结合在蛋白质分子表面的水分子，具有稳定表面侧链的构象和表面二级结构片段的作用；的构象和表面二级结构片段的作用；2）结合在蛋白质分子内部的少量水分子，不仅有助于局）结合在蛋白质分子内部的少量水分子，不仅有助于局部结构的稳定，还可直接参与蛋白质的功能作用；部结构的稳定，还可直接参与蛋白质的功
43、能作用；3）环境中的水有助于蛋白质的折叠和三维结构的形成。）环境中的水有助于蛋白质的折叠和三维结构的形成。现在学习的是第46页，共56页（二）体内蛋白质的折叠（二）体内蛋白质的折叠体内环境复杂；需要体内环境复杂；需要助折叠蛋白助折叠蛋白（foldinghelper）的参与，从而降低）的参与，从而降低了折叠的错误，提高了效率；在翻译了折叠的错误，提高了效率；在翻译结束之前即开始（结束之前即开始（邹氏学说邹氏学说）。）。助折叠蛋白：助折叠蛋白：1.酶酶：蛋白质二硫键异构酶；肽酰脯氨酰顺反异构酶。蛋白质二硫键异构酶；肽酰脯氨酰顺反异构酶。与新生肽链的折叠密切相关，加速蛋白质折叠过程。与新生肽链的折叠
44、密切相关，加速蛋白质折叠过程。2.分子伴侣：分子伴侣：细胞内帮助新生肽链正确组装，成为成熟蛋细胞内帮助新生肽链正确组装，成为成熟蛋白质，而本身却不是最终功能蛋白质分子的组成成分的分子，白质，而本身却不是最终功能蛋白质分子的组成成分的分子，都称为分子伴侣（都称为分子伴侣（molecularchaperone）。）。现在学习的是第47页，共56页二、蛋白质的修饰二、蛋白质的修饰 （一）末端氨基的脱甲酰化和（一）末端氨基的脱甲酰化和N N端蛋氨酸的切除端蛋氨酸的切除 对起始氨基酸的修饰。对起始氨基酸的修饰。（二）多肽链的水解断裂（二）多肽链的水解断裂:胰岛素的修饰过程。胰岛素的修饰过程。Prepro
45、-insulin Prepro-insulin Pro-insulinPro-insulin insulin insulin Pre-peptideC-peptide现在学习的是第48页，共56页图图5.人胰岛素原的分子结构模式图人胰岛素原的分子结构模式图Fig.5SketchoftheStructureofHumanProinsulin图图6.由胰岛素原转变为胰岛素的产物由胰岛素原转变为胰岛素的产物Fig.6ProinsulinChangingintoInsulin现在学习的是第49页，共56页表表.蛋白质生物合成中氨基酸残基的修饰蛋白质生物合成中氨基酸残基的修饰氨基酸氨基酸修饰方式修饰方式
46、精氨酸精氨酸ADP核糖基化；氨基未端甲基化核糖基化；氨基未端甲基化天冬酰胺天冬酰胺ADP核糖基化；核糖基化；糖基化；糖基化；氨基未端甲基化；氨基未端甲基化；羟化作用羟化作用天冬氨酸天冬氨酸在在GPI锚锭蛋白中以酰胺连接于乙醇胺；锚锭蛋白中以酰胺连接于乙醇胺；羟化作用羟化作用半胱氨酸半胱氨酸二硫键形成；脂肪酰化作用二硫键形成；脂肪酰化作用谷氨酸谷氨酸羟基化作用；甲基化作用羟基化作用；甲基化作用谷氨酰胺谷氨酰胺赖氨酸氨基交联；氨基末端甲基化；内部环化成氨基末端焦谷氨酸赖氨酸氨基交联；氨基末端甲基化；内部环化成氨基末端焦谷氨酸甘氨酸甘氨酸转变成羟基未端酰胺；氨基未端的肉豆寇酰化转变成羟基未端酰胺；氨
47、基未端的肉豆寇酰化组氨酸组氨酸形成白喉酰胺（形成白喉酰胺（dipbthamide），），ADP核糖基化；氨基末端甲基化核糖基化；氨基末端甲基化赖氨酸赖氨酸羟化作用后羟化作用后5羟赖氨酸糖基化；交联形成；乙酰化作用羟赖氨酸糖基化；交联形成；乙酰化作用甲硫氨酸甲硫氨酸氨基未端甲酰基团脱甲酰化作用；氨基未端甲基化氨基未端甲酰基团脱甲酰化作用；氨基未端甲基化苯丙氨酸苯丙氨酸氨基未端甲基化氨基未端甲基化脯氨酸脯氨酸羟化作用形成羟化作用形成3或或4羟脯氨酸；氨基未端甲基化羟脯氨酸；氨基未端甲基化丝氨酸丝氨酸磷酸化；磷酸化；糖基化；糖基化；脂肪酰化；在脂肪酰化；在tRNA水平上硒代半胱氨酸的形成水平上硒代半
48、胱氨酸的形成苏氨酸苏氨酸磷酸化；磷酸化；糖基化；糖基化；脂肪酰化作用脂肪酰化作用酪氨酸酪氨酸磷酸化；哺乳动物磷酸化；哺乳动物微管蛋白中羟基未端残基的交换微管蛋白中羟基未端残基的交换现在学习的是第50页，共56页第四节第四节 蛋白质的跨膜运输与定位蛋白质的跨膜运输与定位一、蛋白质转位的途径一、蛋白质转位的途径1.共翻译（共翻译（cotranslation）转位）转位ProteinsthatarelocalizedcotranslationallyassociatewiththeERmembraneduringsynthesis,sotheirribosomesaremembrane-bound.
49、Theproteinspassintotheendoplasmicreticulum,alongtotheGolgi,andthenthroughtheplasmamembrane,unlesstheyhavesignalsthatcauseretentionatoneofthestepsonthepathway.Theymayalsobedirectedtootherorganelles,suchasendosomesorlysosomes.2.翻译后转位翻译后转位Proteinsthatarelocalizedpost-translationallyarereleasedintothecy
50、tosolaftersynthesisonfreeribosomes.Somehavesignalsfortargetingtoorganellessuchasthenucleusormitochondria.现在学习的是第51页，共56页Figure8.1Proteinsthatarelocalizedpost-translationallyarereleasedintothecytosolaftersynthesisonfreeribosomes.ProteinsthatarelocalizedcotranslationallyassociatewiththeERmembranedurin